(57)【要約】【課題】蓄電池を最後まで有効に使い切ることができて、しかも蓄電池からの電解液漏れなどの不都合を回避することができる信頼性および安全性にすぐれた蓄電池自動管理装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】パイロット電池４の内部抵抗を計測し、その計測結果に応じて組電池３の寿命を判定する。寿命切れが判定されない場合には、リレー１４の接点１４ａを閉じる。寿命切れが判定された場合には、その旨を報知するとともに、リレー１４の接点１４ａを開く。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷との間の通電ラインに接続された蓄電池と、
前記通電ラインと前記蓄電池との接続間に設けられた開閉器と、
前記蓄電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、
前記内部抵抗計測手段の計測結果に応じて前記蓄電池の寿命を判定する判定手段と、
前記判定手段で寿命切れが判定されない場合に前記開閉器を閉じ、前記判定手段で寿命切れが判定された場合にその旨を報知し且つ前記開閉器を開く制御手段と、を備えたことを特徴とする蓄電池自動管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電池自動管理装置において、
前記蓄電池は、複数の単電池からなる組電池であることを特徴とする蓄電池自動管理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の蓄電池自動管理装置において、
前記判定手段で寿命切れの近いことが判定された場合に、その旨を報知する制御手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池自動管理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の蓄電池自動管理装置において、
前記蓄電池の電圧を計測する電圧計測手段と、
前記電圧計測手段の計測結果が設定値以下になると前記開閉器を開く制御手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池自動管理装置。
【請求項５】
電源から負荷への通電ラインに接続された蓄電池、および前記通電ラインと前記蓄電池との間の接続ラインに挿接された開閉器を備えた蓄電池自動管理装置において、
前記蓄電池の内部抵抗を計測するステップと、
前記内部抵抗の計測結果に応じて前記蓄電池の寿命を判定するステップと、
前記蓄電池の寿命切れが判定されない場合に前記開閉器を閉じ、前記蓄電池の寿命切れが判定された場合にその旨を報知し且つ前記開閉器を開くステップと、を備えたことを特徴とする蓄電池自動管理装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信用の小形端末機器などに搭載される蓄電池の蓄電池自動管理装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信用の小形端末機器、たとえば公衆電話回線と複数の電話機との間の通話接続を行うビジネスホン主装置などには、停電時バックアップ用の予備電源として蓄電池が搭載されている。この蓄電池によるバックアップ回路の一例を図４に示す。
【０００３】
電源１と負荷２との間の通電ラインに、蓄電池たとえば組電池３が接続されている。組電池３は、複数の単電池４たとえば鉛電池を直列接続して構成されている。
【０００４】
このような単電池４には、設計上、使用可能期間いわゆる寿命がある。ただし、単電池４の寿命は、一定ではなく、使用環境温度の影響を受けて変化する。このため、単電池４の容量を把握し、単電池４の適切な取替時期を判断する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通信用の小形端末機器などに搭載される蓄電池は、小容量でしかも安価であることから、保守に人手と費用をかけることは少ない。また、通信用の小形端末機器は、専門の保守員が常駐しないユーザ側に設置されることから、設置後の一定期間が経過した時点で、ユーザが自らの判断で取替えの必要性を判断するのが一般的である。このため、取替時期を逸してしまったり、まだ十分に使用し得る状況で取替えられてしまうこともある。
【０００６】
バックアップ用の蓄電池は、停電時に備えて、常時充電いわゆるフロート充電される。このため、蓄電池の構成部品である正極板が、経年とともに腐食して膨張する。適切な時期に取替えがなされないまま蓄電池が使用し続けられると、正極板が過度に膨張して蓄電池電槽に亀裂が発生し、蓄電池内部に封じ込められている電解液が外部に漏れることがある。さらに、漏れた電解液によって近傍の電源装置が障害を受けたり、電解液を通じた短絡回路が形成されて蓄電池が焼損することもある。
【０００７】
この発明は上記の事情を考慮したもので、蓄電池を最後まで有効に使い切ることができて、しかも蓄電池からの電解液漏れなどの不都合を回避することができる信頼性および安全性にすぐれた蓄電池自動管理装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の蓄電池自動管理装置は、電源と負荷との間の通電ラインに接続された蓄電池と、上記通電ラインと上記蓄電池との接続間に設けられた開閉器と、上記蓄電池の内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、この内部抵抗計測手段の計測結果に応じて上記蓄電池の寿命を判定する判定手段と、この判定手段で寿命切れが判定されない場合に上記開閉器を閉じ、上記判定手段で寿命切れが判定された場合にその旨を報知し且つ上記開閉器を開く制御手段と、を備えている。
【０００９】
請求項２に係る発明の蓄電池自動管理装置は、請求項１における蓄電池について限定している。蓄電池は、複数の単電池からなる組電池である。
【００１０】
請求項３に係る発明の蓄電池自動管理装置は、請求項１において、さらに、判定手段で寿命切れの近いことが判定された場合に、その旨を、開閉器を閉じた状態で、報知する制御手段、を備えている。
【００１１】
請求項４に係る発明の蓄電池自動管理装置は、請求項１において、さらに、蓄電池の電圧を計測する電圧計測手段と、この電圧計測手段の計測結果が設定値以下になると開閉器を開く制御手段、を備えている。
【００１２】
請求項５に係る発明の蓄電池自動管理装置の制御方法は、電源から負荷への通電ラインに接続された蓄電池、および上記通電ラインと上記蓄電池との間の接続ラインに挿接された開閉器を備えた蓄電池自動管理装置において、蓄電池の内部抵抗を計測するステップと、上記内部抵抗の計測結果に応じて上記蓄電池の寿命を判定するステップと、上記蓄電池の寿命切れが判定されない場合に上記開閉器を閉じ、上記蓄電池の寿命切れが判定された場合に上記開閉器を開くステップと、を備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、電源１と負荷２との間の通電ラインに、蓄電池たとえば組電池３が接続されている。組電池３は、複数の単電池４たとえば鉛電池を直列接続して構成されている。上記通電ラインと組電池３との間の接続ラインに、後述するリレー１４の常開接点１４ａが挿接されている。
【００１４】
また、組電池３に対し、蓄電池自動管理装置１０が接続されている。蓄電池自動管理装置１０は、制御の中枢として制御部１１を有する。この制御部１１に、電圧計測部１２、内部抵抗計測部１３、開閉器たとえばリレー１４、試験スイッチ１５、および表示部１６が接続されている。
【００１５】
電圧計測部１２は、上記各単電池４の両端にそれぞれ信号線接続され、各単電池４の全体の電圧および個々の電圧を計測する。内部抵抗計測部１３は、各単電池４のうち１つの単電池４をパイロット電池としてその両端に信号線接続され、そのパイロット電池の内部抵抗を計測する。この電圧計測部１２および内部抵抗計測部１３の計測結果が制御部１１に供給される。
【００１６】
制御部１１は、主要な機能として、内部抵抗計測部１３の計測結果に応じて単電池４の寿命を判定する判定手段と、この判定手段で寿命切れが判定されない場合にリレー１４を付勢して接点１４ａを閉じ、前記判定手段で寿命切れが判定された場合にその旨を報知し且つリレー１４を消勢して接点１４ａを開く制御手段と、電圧計測部１２の計測結果が設定値以下になるとリレー１４を消勢して接点１４ａを開く制御手段と、を備えている。
【００１７】
この図１における要部の具体例を図２に示している。
【００１８】
電源１から４８Ｖの直流電圧Ｖｄが出力され、その出力電圧が制御電源用コンバータ２０により５Ｖの直流電圧Ｖｃに変換される。この直流電圧Ｖｃにより、制御部１１が動作する。なお、電源１の停電や電圧降下を制御部１１で監視するため、上記直流電圧Ｖｄがボルテージフォロワ２１を介して制御部１１に供給される。ボルテージフォロワ２１は、利得が“１”の増幅回路で、電源１側の電気的な影響が制御部１１側に至るのを防ぐために設けられている。
【００１９】
電圧計測部１２は、各単電池４のうち、下方から１つ分の電圧Ｖ１、下方から２つ分の電圧Ｖ２、下方から３つ分の電圧Ｖ３、全ての電圧Ｖ４をボルテージフォロワ３１，３２，３３，３４を介して取り込むことにより、各単電池４の全体の電圧および個々の電圧を計測する。
【００２０】
内部抵抗計測部１３は、各単電池４のうちの１つ（以下、パイロット電池４という）の電圧がボルテージフォロワ４１を介して入力される放電時電圧降下分計測回路４２、およびパイロット電池４に接続された放電回路４３を備えている。放電回路４３は、定電流回路を有し、制御部１１からの放電指令に応じて、パイロット電池４に対する放電路を短時間だけ形成する。この放電路を流れる電流Ｉに相当するレベルの電圧が、放電電流計測値として、制御部１１に供給される。
放電時電圧降下分計測回路４２は、パイロット電池４の放電時の電圧降下分ΔＶを計測する。この計測結果が制御部１１に知らされる。
【００２１】
制御部１１は、電圧降下分ΔＶを放電電流Ｉで除算することにより、パイロット電池４の内部抵抗Ｒを求める。さらに、制御部１１は、求めた内部抵抗Ｒと内部メモリに予め記憶している図３の内部抵抗−容量特性との照合により、パイロット電池４の現時点の容量Ｐ（％）を求める。そして、制御部１１は、容量Ｐが設定値Ｐ２まで低下していれば、パイロット電池４の寿命切れが近いと判定し、その旨を警報として表示部１６で表示する。容量Ｐが設定値Ｐ１（＜Ｐ２）以下になると、パイロット電池４がすでに寿命切れであると判定し、リレー１４を消勢する。設定値Ｐ１，Ｐ２の差は、約１ヵ月分の寿命に相当する。
【００２２】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
制御部１１の内部タイマに基づく一定時間（定期的）に、あるいは試験スイッチ１５がオン操作されたとき、パイロット電池４の寿命が判定される。この判定において、パイロット電池４の寿命切れが近い場合には（１ヶ月ぐらい前）、その旨の警報が表示部１６の表示により発せられる。ユーザは、この表示を見ることにより、組電池４の各単電池４の寿命切れが近いことを察知し、新しい単電池４の導入を準備することができる。よって、各単電池４の取替時期を逸してしまう不具合を回避することができる。
【００２３】
パイロット電池４の寿命切れが判定された場合には、その旨が表示部１６の表示により報知されるとともに、リレー１４が消勢されて接点１４ａが開放する。
すなわち、組電池３を最後まで有効に使い切った状態で、電源１から組電池３への通電路が遮断される。この遮断により、寿命切れした単電池４に対する不要なフロート充電が回避され、単電池４における正極板の過度の膨張やそれに伴う蓄電池電槽の亀裂が防止されて、電槽内の電解液が外部に漏れる事態を未然に防ぐことができ、安全である。つまり、電解液が漏れると、近傍の電源装置に障害を与えたり、電解液を通した短絡回路が形成されて蓄電池が焼損する心配があるが、そのような不具合を回避することができる。
【００２４】
一方、各単電池４の電圧が電圧計測部１２によって計測されており、各単電池４のいずれかに電圧異常が生じた場合には、その電圧異常が表示部１６の表示によって報知される。この報知に従い、電圧異常の単電池４を正常なものと交換することができる。
【００２５】
各単電池４の全体の電圧つまり組電池３の電圧も電圧計測部１２で計測されており、その計測結果が設定値以下たとえば負荷２の最低起動電圧より低くなると、その旨が表示部１６の表示により報知されるとともに、リレー１４が消勢されて接点１４ａが開放する。
組電池３の電圧が負荷２の最低起動電圧よりも低くなった場合には、停電バックアップに際して組電池３が過放電し、組電池３の能力が著しく低下する早期容量低下を引き起こしてしまう。ただし、上記のように接点１４ａが開放することにより、そのような早期容量低下の不具合を解消することができる。
【００２６】
なお、上記各実施形態では、通信用の小形端末機器に搭載される組電池を例に説明したが、他の装置に搭載される組電池についても同様に適用可能である。また、１つの単電池をパイロット電池として内部抵抗を測定する構成としたが、全ての単電池の内部抵抗をそれぞれ計測する構成としても、同様に実施できる。
その他、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、蓄電池を最後まで有効に使い切ることができて、しかも蓄電池からの電解液漏れなどの不都合を回避することができる信頼性および安全性にすぐれた蓄電池自動管理装置およびその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態の要部の具体的なブロック図。
【図３】同実施形態における単電池の内部抵抗−容量特性を示す図。
【図４】一般的な組電池およびその周辺部の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…電源、２…負荷、３…組電池、４…単電池、１０…蓄電池自動管理装置、１１…制御部、１２…電圧計測部、１３…内部抵抗計測部、１４…リレー（開閉器）、１４ａ…常開接点、１５…試験スイッチ、１６…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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